電場習(xí)題課一.doc

高三年級(jí)物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案電場習(xí)題課一組題審核所謂天才，只不過是把別人喝咖啡的功夫都用在工作上了。一、電場力與運(yùn)動(dòng)結(jié)合1.如圖（a）所示，在光滑絕緣水平面的AB區(qū)域內(nèi)存在水平向右的電場，電場強(qiáng)度E隨時(shí)間的變化如圖（b）所示不帶電的絕緣小球P2靜止在O點(diǎn)t=0時(shí)，帶正電的小球P1以速度t0從A點(diǎn)進(jìn)入AB區(qū)域，隨后與P2發(fā)生正碰后反彈，反彈速度大小是碰前的倍，P1的質(zhì)量為m1，帶電量為q，P2的質(zhì)量m2=5m1,A、O間距為L0，O、B間距已知（1）求碰撞后小球P1向左運(yùn)動(dòng)的最大距離及所需時(shí)間（2）討論兩球能否在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞二、電場力與動(dòng)量機(jī)械能結(jié)合2、如圖，ABD為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB段是水平的，BD段為半徑R=0.2m的半圓，兩段軌道相切于B點(diǎn)，整個(gè)軌道處在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)大小E=5.0103V/m。一不帶電的絕緣小球甲，以速度0沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng)，與靜止在B點(diǎn)帶正電的小球乙發(fā)生彈性碰撞。已知甲、乙兩球的質(zhì)量均為m=1.010-2kg，乙所帶電荷量q=2.010-5C，g取10m/s2。(水平軌道足夠長，甲、乙兩球可視為質(zhì)點(diǎn)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程無電荷轉(zhuǎn)移)（1） 甲乙兩球碰撞后，乙恰能通過軌道的最高點(diǎn)D，求乙在軌道上的首次落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離；（2）在滿足(1)的條件下。求的甲的速度0；（3）若甲仍以速度0向右運(yùn)動(dòng)，增大甲的質(zhì)量，保持乙的質(zhì)量不變，求乙在軌道上的首次落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離范圍。3、如圖甲，在水平地面上固定一傾角為的光滑絕緣斜面，斜面處于電場強(qiáng)度大小為E、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場中。一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)。一質(zhì)量為m、帶電量為q（q0）的滑塊從距離彈簧上端為s0處靜止釋放，滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變，設(shè)滑塊與彈簧接觸過程沒有機(jī)械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g。（1）求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間t1（2）若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中最大速度大小為vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm過程中彈簧的彈力所做的功W；（3）從滑塊靜止釋放瞬間開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中速度與時(shí)間關(guān)系v-t圖象。圖中橫坐標(biāo)軸上的t1、t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達(dá)到最大值及第一次速度減為零的時(shí)刻，縱坐標(biāo)軸上的v1為滑塊在t1時(shí)刻的速度大小，vm是題中所指的物理量。（本小題不要求寫出計(jì)算過程）三、電場中的受力平衡4、有三根長度皆為l=1.00m的不可伸長的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的O點(diǎn)，另一端分別拴有質(zhì)量皆為m=1.0010-2kg的帶電小球A和B，它們的電量分別為-q和q，q=1.0010-7C，AB之間用第三根線連接起來?？臻g中存在大小為E1.00106N/C的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向沿水平向右，平衡時(shí)A、B球的位置如圖所示，現(xiàn)將O、B之間的線燒斷，由于有空氣阻力，A、B球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置。求最后兩球的機(jī)械能與電勢能的總和與燒斷前相比改變了多少。（不計(jì)兩帶電小球間的相互靜電力）四、示波器情景試題5、如圖3（a）所示，真空室中電極K發(fā)出的電子（初速為零）。經(jīng)U=1000V的加速電場后，由小孔S沿兩水平金屬板A、B兩板間的中心線射入，A、B板長L=0.20m，相距d=0.020m，加在A、B兩板間的電壓U隨時(shí)間t變化ut圖線如圖3（b）。設(shè)A、B兩板間的電場可以看做是均勻的，且兩板外無電場。在每個(gè)電子通過電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，電場可視作恒定的。兩板右側(cè)放一記錄圓筒，筒的左側(cè)邊緣與極板右端距離，筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，周期，筒的周長，筒能接收到通過A、B板的全部電子。(1) 以時(shí)（見圖b此時(shí)）電子打到圓筒記錄紙上的點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并取軸豎直向上，試計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的坐標(biāo)和坐標(biāo)（不計(jì)重力）。（2）在給出的坐標(biāo)紙（如圖d）上定量地畫出電子打到記錄紙上的點(diǎn)形成的圖線。電場習(xí)題課一答案1、【解析】(1)P1經(jīng)t1時(shí)間與P2碰撞，則P1、P2碰撞，設(shè)碰后P2速度為v2，由動(dòng)量守恒：解得（水平向左） （水平向右）碰撞后小球P1向左運(yùn)動(dòng)的最大距離： 又：解得：所需時(shí)間：（2）設(shè)P1、P2碰撞后又經(jīng)時(shí)間在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞，且P1受電場力不變，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，以水平向右為正： 則： 解得： （故P1受電場力不變）對(duì)P2分析： 所以假設(shè)成立，兩球能在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞。2、（1）在乙恰好能通過軌道的最高點(diǎn)的情況下，設(shè)乙到達(dá)最高點(diǎn)的速度為，乙離開D點(diǎn)達(dá)到水平軌道的時(shí)間為t，乙的落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為，則 聯(lián)立得： （2）設(shè)碰撞后甲、乙的速度分別為、，根據(jù)動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律有： 聯(lián)立得： 由動(dòng)能定理得： 聯(lián)立得： （3）設(shè)甲的質(zhì)量為M，碰撞后甲、乙的速度分別為、，根據(jù)動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律有： （10） （11）聯(lián)立（10）（11）得：（12）由（12）和，可得： （13）設(shè)乙球過D點(diǎn)的速度為，由動(dòng)能定理得 （14）聯(lián)立（13）（14）得： （15）設(shè)乙在水平軌道上的落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為，則有 （16）聯(lián)立（15）（16）得：3、解析：本題考查的是電場中斜面上的彈簧類問題。涉及到勻變速直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)用動(dòng)能定理處理變力功問題、最大速度問題和運(yùn)動(dòng)過程分析。（1）滑塊從靜止釋放到與彈簧剛接觸的過程中作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，則有 qE+mgsin=ma 聯(lián)立可得 （2）滑塊速度最大時(shí)受力平衡，設(shè)此時(shí)彈簧壓縮量為，則有 從靜止釋放到速度達(dá)到最大的過程中，由動(dòng)能定理得 聯(lián)立可得 s（3）如圖 4、圖中虛線表示A、B球原來的平衡位置，實(shí)線表示燒斷后重新達(dá)到平衡的位置，其中、分別表示細(xì)線OA、OB與豎直方向的夾角。A球受力如圖所示，重力mg，豎直向下；電場力qE，水平向左；細(xì)線OA對(duì)A的拉力T1，方向如圖；細(xì)線AB對(duì)A的拉力T2，方向如圖。由平衡條件 B球的受力如圖所示，重力mg，豎直向下；電場力qE，水平向右；細(xì)線AB對(duì)B的拉力T2，方向如圖。由平衡條件 聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)，得0，450由此可知，A、B球重新達(dá)到平衡位置如圖所示，與原來位置相比，A球的重力勢能減小了B球的重力勢能減小了A球電勢能增加了B球電勢能減小了兩種勢能總和減小了代入數(shù)據(jù)，得答案：6.810-2J5、（1）設(shè)為電子沿AB板中心線射入電場時(shí)的初速度則 （1） 電子穿過A、B板的時(shí)間為，則 （2） 電子在垂直于A、B板方向的運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)于能穿過A、B板的電子，在它通過時(shí)加在兩板間的應(yīng)滿足： （3） 由（1）、（2）、（3）解得 此電子從A、B板射出的沿Y方向分速度為： （4） 以后此電子作勻速直線運(yùn)動(dòng)，它打在記錄紙上的點(diǎn)最高，設(shè)縱坐標(biāo)為y由圖（c）可得 （5） 由以上各式解得： （6） 由圖線可知，加在兩板電壓的周期，的最大值，因?yàn)?，在一個(gè)周期內(nèi)只有開始的一段時(shí)間間隔內(nèi)有電子通過A、B板 （7） 因?yàn)殡娮哟蛟谟涗浖埳系淖罡唿c(diǎn)不止一個(gè)，根據(jù)題中關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)與起始